CN109859875A - 一种放射性废润滑油的去污解控方法 - Google Patents

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安鸿翔
李洪辉
郭喜良
赵帅维
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毛亮
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王宇飞
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Abstract

本发明属于核污染防治技术领域，涉及一种放射性废润滑油的去污解控方法。所述的方法包括如下步骤：(1)将所述的放射性废润滑油进行水相萃取1‑3次；(2)若萃取后所述的放射性废润滑油的放射性未达到解控标准，则将所述的放射性废润滑油导入老化去污系统，通入氧化剂、催化剂和反应助剂进行处理；(3)若所述的放射性废润滑油中含有难以去除的氚，则将经所述的老化去污系统处理的所述的放射性废润滑油接入化学交换除氚系统进行处理。利用本发明的放射性废润滑油的去污解控方法，能够将放射性废润滑油的活度降低2‑3个数量级，进而实现“废物最小化”，从而减小乃至消除放射性废润滑油的暂存对环境、人体健康带来的危害和风险。

Description

一种放射性废润滑油的去污解控方法
技术领域
本发明属于核污染防治技术领域，涉及一种放射性废润滑油的去污解控方法。
背景技术
核试验、核电运行及其他民用核技术应用中均会产生一定量的放射性废油。放射性废油包括高粘度的润滑油，如真空泵油、机油、导轨油等；以及低闪点的燃料油，如汽油、TBP/煤油、柴油等。放射性废油通常是一种低中放废物，含有少量的β/γ放射性核素，它们是通过与放射性物质接触而被污染或被挥发性放射性核素污染，还含有少量的因中子辐照而产生的活化产物。虽然放射性废油年产量不大，但未能得到妥善处理、处置，大多暂存于分散布置的废物贮存设施中。
放射性废油有着特殊的物理化学特性及因此带来的问题：其流动性好且含有氚、锶、铯、钴等放射性核素，可能造成放射性污染扩散；其含有挥发性和低闪点可燃组分，且贮存过程中辐解会产生一定的可燃辐解气体，存在燃烧的风险；其部分有机物具有化学毒性，长时间与其接触会影响身体健康。而在核设施运行一定时间后，放射性废油累积量越来越大，对废物管理造成了一定的困扰。
因此，有必要研究系统和优化的放射性废油的去污解控方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，以能够实现放射性废润滑油的去污解控，达到“废物最小化”，从而减小乃至消除放射性废润滑油的暂存对环境、人体健康带来的危害和风险。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，所述的方法包括如下步骤：
(1)将所述的放射性废润滑油进行水相萃取1-3次，萃取后所述的放射性废润滑油的放射性若达到解控标准，则将净化的放射性废润滑油转入物料桶；
(2)若萃取后所述的放射性废润滑油的放射性未达到解控标准，则将所述的放射性废润滑油导入老化去污系统，通入氧化剂、催化剂和反应助剂进行处理；
(3)若所述的放射性废润滑油中含有难以去除的氚，则将经所述的老化去污系统处理的所述的放射性废润滑油接入化学交换除氚系统进行处理。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中步骤(1)中每次萃取的油水体积比为1:2.5-5，萃取静置时间为2-3周，萃取温度为室温。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中步骤(2)中所述的氧化剂选自氧气、空气；所述的催化剂选自1％(m/v)环烷酸铜溶液或铜线、铁线、铂线；所述的反应助剂选自过氧化氢有机苯类物质(例如氢过氧化异丙基苯)；所述的老化去污系统处理的温度控制在180-200℃范围内，时间为3-6h。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中步骤(2)中氧化剂(氧气/空气)进气量≥1L/h，放射性废润滑油、催化剂、反应助剂的质量比为1000:3-5:4-6。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中步骤(3)中所述的老化去污系统处理后的所述的放射性废润滑油经油泥过滤器过滤后接入化学交换除氚系统进行处理。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中步骤(3)的化学交换除氚系统处理先后包括吸附处理，吸附物的化学交换解析处理、氚化水处理、金属还原处理，未吸附油的高温催化氧化处理。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中所述的吸附处理的吸附剂为NaY型分子筛。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中所述的化学交换解析处理的解析剂为浓硫酸，解析后得到二氧化碳与富含HTO的水(氚水)，进行所述的氚化水处理以中和解析剂。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中所述的金属还原处理中加入的还原金属为钙或镁，处理所得金属氢化物进行贮存。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种放射性废润滑油的去污解控方法，其中所述的高温催化氧化处理的温度为600-650℃，氧化剂为氧气或空气，催化剂为CuO或TiO2等，处理时间为7-8h，处理得含氚废水。
本发明的有益效果在于，利用本发明的放射性废润滑油的去污解控方法，能够将放射性废润滑油的活度降低2-3个数量级，进而实现“废物最小化”，从而减小乃至消除放射性废润滑油的暂存对环境、人体健康带来的危害和风险。
附图说明
图1为示例性的本发明的放射性废润滑油的去污解控方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
示例性的本发明的放射性废润滑油的去污解控方法的流程如图1所示，按照该流程进行放射性废润滑油的去污解控处理。所处理的放射性废润滑油所含的放射性核素组成为：Mn-54、Co-58、Co-60、Ag-110m、Sb-124、Cs-134、Cs-137、Ce-134、Eu-152、Eu-154、Eu-155、Am-241、H-3、Ru-106。经过该工艺处理的放射性废润滑油放射性总活度可以降低2-3个数量级。整个处理流程在入口处设置取样口，以对进入处理系统的放射性废润滑油进行监测。
一、水相萃取
鉴于放射性废润滑油中放射性核素在油相和水相中的溶解度存在差异，首先对放射性废润滑油进行水相萃取处理。
放射性废润滑油首先进入废润滑油水相萃取罐，萃取循环控制在3个周期以内，每次萃取中废油和水的体积比为1:5，单次萃取时间为2-3周，萃取温度为室温。
由于经过水相萃取罐萃取的放射性废润滑油不能满足放射性活度小于300Bq/L，将其导入老化去污系统进行进一步的处理。
水相萃取的处理原理及具体处理细节可参考IAEA报告No.427。
二、老化去污系统处理
老化去污系统处理中，放射性废润滑油经过高温和氧化老化的方法去除其中的放射性核素，引入氧化剂、催化剂和反应助剂(自由基)加快润滑油的老化，放射性核素可进入氧化产生的油泥中，随后通过过滤去除放射性废润滑油中的油泥，实现放射性废润滑油的去污。
在此处理步骤中，放射性废润滑油加入量为700-900g，氧化剂选择氧气(氧气进气量≥1L/h)，催化剂选择1％(m/v)的环烷酸铜溶液(添加量为3500mg/kg油)，反应助剂选择氢过氧化异丙基苯(添加量为5000mg/kg油)，处理时间为3-6h。处理后的放射性废润滑油经油泥过滤器过滤。
老化去污系统的处理原理及具体处理细节可参考US5075044、US5875406、US5158674。
三、化学交换除氚系统处理
将含氚废油经过极性吸附剂(NaY型分子筛或硅胶)预处理后，未能吸附的氚(约5％)经高温催化氧化(650℃，CuO或TiO2催化，与氧气发生氧化反应)，形成低活度的含氚废水；吸附在NaY型分子筛上的含氚废油，经化学同位素交换解析(解析剂为浓H2SO4体系)，将其转化为CO2和富含HTO的水(氚水)，再进入氚化水处理装置，中和多余H2SO4形成的液体，最后经金属钙或镁还原处理后将HTO转变为HT贮存到金属氢化物储罐内回收利用。
化学交换除氚系统的处理原理及具体处理细节可参考“含氚废油处理技术进展”(《辐射防护通讯》，2009年6月刊)。
经过上述处理流程，可将初始放射性活度大于或等于1000Bq/L的放射性废润滑油的放射性活度降低到7.4Bq/L。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种放射性废润滑油的去污解控方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)将所述的放射性废润滑油进行水相萃取1-3次；
(2)若萃取后所述的放射性废润滑油的放射性未达到解控标准，则将所述的放射性废润滑油导入老化去污系统，通入氧化剂、催化剂和反应助剂进行处理；
(3)若所述的放射性废润滑油中含有难以去除的氚，则将经所述的老化去污系统处理的所述的放射性废润滑油接入化学交换除氚系统进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中每次萃取的油水体积比为1:2.5-5，萃取静置时间为2-3周，萃取温度为室温。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的氧化剂选自氧气、空气；所述的催化剂选自1％(m/v)环烷酸铜溶液或铜线、铁线、铂线；所述的反应助剂选自过氧化氢有机苯类物质；所述的老化去污系统处理的温度控制在180-200℃范围内，时间为3-6h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中氧化剂进气量≥1L/h，放射性废润滑油、催化剂、反应助剂的质量比为1000:3-5:4-6。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的老化去污系统处理后的所述的放射性废润滑油经油泥过滤器过滤后接入化学交换除氚系统进行处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)的化学交换除氚系统处理先后包括吸附处理，吸附物的化学交换解析处理、氚化水处理、金属还原处理，未吸附油的高温催化氧化处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的吸附处理的吸附剂为NaY型分子筛。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的化学交换解析处理的解析剂为浓硫酸，解析后得到二氧化碳与富含HTO的水，进行所述的氚化水处理以中和解析剂。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的金属还原处理中加入的还原金属为钙或镁，处理所得金属氢化物进行贮存。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的高温催化氧化处理的温度为600-650℃，氧化剂为氧气或空气，催化剂为CuO或TiO2，处理时间为7-8h，处理得含氚废水。
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